精品课件-机械制造技术基础-第2章2.1常见工程材料概述1

2.1.1钢铁材料
1
碳素钢
认识平面四杆机构的类型及其判别条
2件
合金钢
3 铰链四杆机构的铸性质 铁
铰铰链链四四杆杆机机构构的的性性质质
1.掌握常用碳钢的牌号、性能和应用； 2.了解合金钢的分类、牌号、性能及应用； 3.了解铸铁的分类、牌号、性能和应用。
2.1 常见工程材料概述
机械工程材料是用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械 制造过程中所应用的工艺材料。 材料发展史简介：
HT350
KTZ650-02
uT380
3,QT900-2
耐热铸铁 RTCr16,RTSi5
牌号 意义
“HT”表示灰铸 “KTH”表示黑心可锻铸 “ RuT ” 表 示 蠕 “ QT ” 表 示 球 墨 铸 “ RT ” 表 示 耐
铁，数字表示最 铁，“KTB”表示白心可 墨铸铁，数字表 铁，前面数字表示最 热 铸 铁 ， 化 学
用途举例
用于制造建筑结构件 用于制造重要的机械 用于制造刀具、模具 用于制造形状复杂、
和一些受力不大的机 零件，如冲压件、焊 和量具，如冲头、锉 力学性能要求高的机
械零件，如螺栓、小 接件、轴、齿轮、活 刀、板牙、丝锥、钻 械零件。如机座、箱
轴 、销子 、键 、连 杆、塞 销 、 套 筒 、 蜗 杆 、 头 、 镗 刀 、 量 规 、 圆 体、连杆、齿轮等
优质碳素钢：
15、45、T8
ωs ≤O.025%,ωp ≤O.035%
高级优质碳素钢：
T10A
ωs≤O.020%.ωp≤O.030% 碳素结构钢
用于制造机械零件和各种工程构件，
属于低碳钢和中碳钢
碳素工具钢:
用于制造各种刃具、模具、量具, 属于
另按冶炼时脱氧程度的不同分类: 高碳钢
1沸腾钢（F）：脱氧程度不完全的钢。
工程材料常用的分类方法
金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。 黑色金属材料即钢铁材料，是以铁碳为主要成分的合金； 有色金属材料是指钢铁材料以外的金属材料，如铝及铝合金，铜及 铜合金等。
2.1.1钢铁材料
1.碳素钢
碳素钢是化学成分以含铁和碳为主（碳质量分数大于0.03%，小 于2.11%)，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金， 简称碳钢。其中硅、锰是有益元素，对钢有一定的强化作用；硫、 磷碳是钢有 价害格元低素廉，，分冶别炼增 方加 便钢 ，的 工热 艺脆 性性 能和 良冷 好脆 ，性 并。 且在一般情况下 能满足使用性能的要求，因而在机械制造、建筑、交通运输及 其它工业部门中得到广泛的应用。
应用场合 工业上应用最广泛的铸铁；常用来制造各种承受 压力和要求消振性好的床身、箱体及经受摩擦的 导轨、缸体等
灰铸铁相比，强度 较高，并有一定的 塑性和韧性，但不 能锻造
主要适用于制造形状复杂，工作中承受冲击、振 动、扭转载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥 壳、转向器壳和管子接头等
强度比灰铸铁高得 多，并且具有一定 的塑性和韧性（优 于可锻铸铁），某 些性能与中碳钢相 近
碳素钢的分类
序号
碳素钢的分类方法
1
按碳的质量分数分
2
按质量分
3
按用途分
碳素钢的类型
牌号(应用)举例
低碳钢：ωc≤O.25% 中碳钢：ωc =0.25%-0.6% 高碳钢：ωc≥0.6% 普通碳素钢：
10、15、Q235-A 35、45、Q275 70、75、T8、TlOA Ql95、Q235-A
ωs≤O.050%，ωp≤O.045%
性能
杂质和非金属夹杂物 较多，冶炼容易，工 艺性好。
硫、磷及非金属夹杂 物较少，经过热处理 后或获得较好的热学 性能
经淬火、低温回火后 硬度比较高，耐磨性 好，但塑性低。
力学性能高。强度越 高，碳的质量分数越 高 （ 一 般 为 0.2%~0.6% ）
牌号含义
“Q”表示屈服点；数
值表示最小屈服值； “A”表示质量等级， 分A、B、C、D四级， 依次提高；“F”表示 沸腾钢
它主要用于制造受力复杂、承受载荷大的零件， 如曲轴、连杆、凸轮轴、齿轮等
力学性能介于灰铸 用于制造经受热循环、组织致密、强度较高、形 铁与球墨铸铁之间 状复杂的零件，如汽缸套、进排气管、钢锭模等
常用铸铁的种类、牌号和用途
种类
灰铸铁
可锻铸铁
蠕墨铸铁
球墨铸铁
常用 牌号
HT150，HT200， KTH330-08,KTB350-04 ， RuT300,RuT340,R QT400-18,QT600-
小抗拉强度值 锻铸铁，“KTZ”表示珠 示最小抗拉强度 小抗拉强度值，后面 符 号 表 示 合 金
光体可锻铸铁，前面数 值
数字表示最小伸长率 元 素 ， 数 字 表
字表示最小抗拉强度值，
示合金元素质
后面数字表示最小伸长
量分数的百分
率
之几
用途 举例
底座、床身、泵 扳手、犁刀、船用电机 齿轮箱、汽缸盖、扳手、犁刀、曲轴、 化 工 机 械 零 件 、
3
按合金钢的用途分
高级优质合金钢：ωs≤0.030%，ωp≤0.030%如滚动轴承钢、高合金钢、合 金工具钢）。 合金结构钢：含低合金高强度结构钢和低、中合金结构钢（如渗碳钢、调 质钢、弹簧钢、滚动轴承钢） 合金工具钢：含刃具钢、量具钢、模具钢。
持殊件能钢：含不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。
常用合金钢的种类、牌号和用途
体、汽缸体、阀 壳、传动链条、阀门、 活塞环、排气管 连杆、机床主轴等 炉 底 、 坩 埚 、
体、凸轮等
管接头等
等
换热器等
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----谢谢大家！！
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合金钢的分类
序号 合金钢的分类方法
合金钢的类型
1
按合金元素质量分数的 低合金钢：含合金元素总量≤５％。
多少分
中合金钢：含合金元素总量为5%-10%。
高合金钢：含合金元素总量≥10%。
2
按合金钢质量分
普通低合金结构钢：ωs≤0.050%,ωp≤0.045%（如低合金高强度结构钢）。
优质合金钢：ωs≤0.035%,ωp≤0.035%（如低、中合金结构钢）
2
灰口铸铁
多数碳以石墨形式存在
断口呈暗灰色，目前在工业上应用最广泛的一
类铸铁。
3
麻口铸铁
碳以Fe3C和石墨形式同时存在 断口中呈黑白相间的麻点，这类铸铁也具有较
大硬脆性，故工业上很少应用。
灰口铸铁的类型
序号 1
类型 灰铸铁
石墨形状 片状
2
可锻铸铁 团絮状
3
球墨铸铁 球状
4
蠕墨铸铁 蠕虫状
性能特点 铸造性能和切削加 工性能很好
两位数字表示钢中碳 的平均质量分数的万 分之几；锰的质量分 数在0.7%~1.2%时加Mn 表示。强度、塑性、 韧性均比均碳素结构 钢好。
“T”表示碳素工具钢：“ZG”表示铸钢；前3
其后的数字表示碳的 位数字表示最小屈服 质 量分数 的千 分之 几；强度值，后3位数字表 “A”表示高级优质。 示最小抗拉强度值；
2镇静钢(Z)：脱氧程度完全的钢。
常用碳素钢的种类、牌号、性能和用途
ห้องสมุดไป่ตู้种类
普通碳素结构钢
优质碳素结构钢
碳素工具钢
铸造碳钢
牌号
Q195、Q215-A，Q235C，Q225-B，Q235A-F
0680F，，451M5，n，206，5M35n，45，T7,T8,T10,T10A,T12,T13,
ZG200-400,ZG270500,ZG340-640
法兰盘、锻件坯料等 弹簧等
锯片等
2.合金钢
为了改善和提高碳钢的性能，在碳钢的基础上有目的地加入一定 量的其他合金元素的钢称为合金钢。常用的合金元素有硅、锰、 镍、铬、铜、钒、钛、稀土元素等，把它们加入到钢中，可提高 钢的力学性能，改善钢的热处理性能，或者使钢具有耐腐蚀、耐 热、耐磨、高磁性等特殊性能。
铸箱铁体中，的日碳常以生化活合中物也渗应碳用体很（广F，e3如C）炒和菜石铁墨锅（、C取）暖两炉种、形污式存 在井。盖根、据暖碳气在片铸、铁下中水存管在、形水式龙的头不壳同体，等等
铸铁的分类
序号 1
铸铁的类型 白口铸铁
碳的存在形式 多数碳以Fe3C形式存在
性能特点及应用场合
断口呈银白色，性能硬而脆，不易加工。目前 主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。
人类虽早在公元前已了解金、银、铜、汞、锡、铁、铅等多种 金属，但由于采矿和冶炼技术的限制，在相当长的历史时期内， 很多器械仍用木材制造或采用铁木混合结构。直到1856年英国 人H．贝塞麦发明转炉炼钢法，1856～l864年英国人K.W．西门 子和法国人马丁发明平炉炼钢以后，大规模炼钢工业兴起，钢 铁才成为最主要的机械工程材料。到20世纪30年代，铝、镁等 轻金属逐步得到应用。第二次世界大战后，科学技术的进步促 进了新型材料的发展，球墨铸铁、合金铸铁、合金钢、耐热钢、 不锈钢、镍合金、钛合金和硬质合金等相继形成系列并扩大应 用，同时，石油化学工业的发展促进了合成材料的兴起，工程 塑料、合成橡胶和胶黏剂等在机械工程材料中的比重逐步提高。
碳素工具钢易加工，价格便宜，但其热硬性差，淬透性低，且 容易变形和开裂。合金工具钢具有更高的硬度、耐磨性和红硬 性。所以，尺寸大、精度高，形状复杂及工作温度较高的工具
3.铸铁
碳质量分数大于2.ll%、小于6.69%（通常为2.8%～3.5%）的铁 碳合金，称为铸铁。铸铁中此外还含有硅、锰等合金元素及硫、 磷等杂质。铸铁的抗拉强度低，塑性和韧性差，但铸铁具有优 良的耐磨性、减震性、铸造性能和切削加工性，而且生产方法 简单，成本低廉，因此大量用于机器设备制造中，通常占机械 设备总质量的30%-80%。